水处理剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中所需使用 的化学药剂，经过这些化学药剂的处理，能够使水达到一定的质 量要求。聚丙烯酰胺（PAM)是一种重要的水处理剂，具有特殊 的物理化学性质，易通过接枝或交联得到支链或网状结构的多 种改性物，在水处理中常作为絮凝剂、助凝剂、污泥脱水剂等，并 且在造纸、石油开采、生物医学等方面都具有广泛的应用。按照 可离解基团的特性分为阳离子型、阴离子型、两性离子型和非离 子型等。

相对于国外，中国的水处理工业起步较晚，但是近年来发展 较为迅速。因此，本文通过共聚物上接枝不同类型的单体、改性 非离子型和制备复配型聚丙烯酰胺等方面对国内关于聚丙烯酰 胺的研究进展予以简要的介绍。

1阳离子型聚丙烯酰胺CPAM

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM)是由阳离子单体和丙烯酰胺 (AM)单体以不同比例聚合而成的线型高分子化合物，在其高分 子长链上既有酰胺基团又有大量带正电荷的阳离子基团，例如 二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC)、丙烯酰氣乙基三甲基氯化 铵（AETMAC)等。它可与许多物质亲和、吸附形成氢键,具有除 浊、脱色、吸附、粘合等功能，适用于城市污水、城市污泥、造纸污 泥及其它工业污泥的脱水处理。

1.1 丙烯酰胺（AM)和二甲基二烯丙基氯化铵 (DMDAAC)共聚制备CPAM

罗文利等1采用工业精制的DMDAAC和工业AM水溶液， 在多元氣化还原引发剂体系下，加入助剂Na2EDTA和表面活性 剂Span -20制备得到了 一系列高相对分子量且速溶的粉状

PDA产物，通过实验发现添加非离子表面活性剂明显改善了聚 合物的溶解性能。

张万忠等2-3采用实验室精制DMDAAC,在水溶性偶氮- 亚硫酸氢钠引发剂体系下制得阳离子度为50%的PDA产物，这 是目前国内的最高水平，但是研究者未测定产物的特征黏度，并 且实验原料的成本较高，限制了 PDA的工业化生产。

罗慧等4在紫外灯照射和光引发剂作用下，合成了水溶性 好的CPAM。研究了光引发剂用量、单体配比、pH值及单体总浓 度等对产物性能的影响规律，但该作者未对其共聚物的性能进 行测试，通过分析IR谱图，发现该共聚物中均聚物含量较大，阳 离子度较低。

1.2丙烯酰胺（AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 (AETMAC)共聚制备CPAM

丁伟等5以AETMAC和AM为原料，采用两种引发剂体系， 制备得到了溶解性能好，阳离子度高达70%的P (AETMAC - AM)干粉。但该作者仅仅对影响共聚物分子量的因素进行了讨 论，未对共聚物的结构进行表征和确定。

1.3丙烯酰胺(AM)和新型阳离子单体共聚制备CPAM

朱驯等6以丙烯酸等四种物质为起始原料，通过酰化、酯化 及季铵化三步反应制得了新型的阳离子单体N,N-二甲基,N- 苄基,N -丙烯酰胺基氯化铵（DBPMA),并将此阳离子单体与丙 烯酰胺（AM)共聚得到了分子量为400万左右的聚合物 P(DBPMA/AM)。通过模拟废水实验，发现絮凝效果较好，且所 形成的絮体大、沉降速度快。

作者简介：尚伟（1986 -),男，贵州大学硕士研究生，主要从事水处理研究。E - mail:48068725@ qq. com

韩磊磊等7以甲基丙烯酸甲酯等三种物质为起始原料，通 过酰胺化和季铵化两步反应制得了新型阳离子单体二甲氨基丙

基甲基丙烯酰胺-1 -氯甲基萘季铵盐（DMAPMA-1 - CMN), 并且将此单体与AM和AMPS进行共聚得到了三元共聚物 DMAPMA -1 - CMN/AM/AMPS,通过模拟废水实验，国内水处理中聚丙烯酰胺的研究进展及展望，发现上层 清液的透光率达到了 87. 2%。

2阴离子型聚丙烯酰胺APAM

阴离子型聚丙烯酰胺是由阴离子单体和丙烯酰胺（AM)单 体制备而成的水溶性线型高分子聚合物，在其高分子长链上既 有酰胺基团又有带负电荷的阴离子基团，如马来酸酐、丙烯酸及 其钠盐等。主要用于工业废水的阻垢、沉淀澄清处理，如钢铁厂 废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理、污泥脱水 等。例如李治等8以丙烯酰胺（AM)和丙烯酸（AA)为单体，制 备了部分水解的丙烯酰胺共聚物P(AM/AA),通过引入磺酸基， 极大程度提高了共聚物的水溶性，使阻垢率达到了 89%且热稳 定性良好。喻献国等9以马来酸酐（MA)、烯丙基磺酸钠 (SAS)、丙烯酸（AA)和丙烯酰胺（AM)为单体，合成了阴离子型 丙烯酰胺共聚物AM - SAS - MA,通过研究发现阻垢效果受介质 条件影响较大,适当增加聚合物的量，降低钙离子浓度、介质pH 值和温度，聚合物的阻垢性能得到明显的提高。王玉鹏等[10在 硫酸铵为相分离剂的水溶液介质中，以丙烯酰胺（AM)和2 -丙 烯酰胺基-2 -甲基-1 -丙磺酸（AMPS)为单体原料，在复合引 发剂体系下，加入自制稳定剂，制备出了具有良好的热稳定性及 抗盐耐温的阴离子型聚丙烯酰胺,并且对产物结构进行了表征 和对体系独特的稀释溶胀现象进行了剖析。

而王久芬等[11]以丙酮为溶剂，利用生成的APAM不溶于其 中而沉淀下来的原理，直接得到了水溶性好的粉状产品。此法 工艺简单，反应条件易于控制，但反应中所使用的有机溶剂不仅 会增加成本，增加了回收利用这一步骤，而且有可能带来污染。 另外，目前所得到的产品的相对分子质量仅为90万左右，离实 际应用还有相当远的距离。

3两性型聚丙烯酰胺AmPAM

两性型聚丙烯酰胺是指在聚丙烯酰胺链节上同时含有正、 负两种电荷基团的高分子化合物，它具有可以适用于阴、阳离子 共存的污染体系、pH值适用范围宽及抗盐性好等特点，可用于 染料废水的脱色、污泥脱水剂及金属离子螯合剂等。

3.1 通过Mannich反应制备AmPAM

沈敬之等[12曾用碳酸钠水解PAM得到阴离子聚丙烯酰胺， 再经Mannich改性制得含有羧基和甲胺基的AmPAM。用于处理 炼钢污水厂综合废水、毛纺厂废水以及硫酸铝矿浆除杂均具有 明显的效果。

王晶等[13]通过Mannich反应改性阴离子型的聚丙烯酰胺制 备了 AmPAM,并对影响胺化度的因素进行了讨论。对于不同废 水进行絮凝试验，研究了无机絮凝剂单独使用和有机絮凝剂配 合使用的效果，并和改性前的阴离子型，非离子型聚丙烯酰胺对 比。结果发现，两性聚丙烯酰胺有很好的絮凝效果，国内水处理中聚丙烯酰胺的研究进展及展望，优于同类的 其他絮凝剂。

通过Mannich改性的方法制备AmPAM的方法，虽然反应简 单，易操作，但是由于反应中存在游离的甲醛和二甲胺,使产品 的溶解性和储存稳定性较差，而且阴阳离子比例不易调节，不适 合处理高pH值的污泥。

3.2将非离子型PAM改性制备AmPAM

徐青林等[14将一定浓度的非离子型聚丙烯酰胺溶液在适 当的温度下按顺序加入阳离子化剂、稳定剂，酸化，制得两性聚 丙烯酰胺，并且从机理上分析了用Hoffmann降解反应得到两性 聚丙烯酰胺,通过实验发现，聚丙烯酰胺改性时，需在NaClO存 在的情况下才能显示出阳离子性，虽然聚丙烯酰胺发生Hoff¬mann 降解反应时也显示出阳离子性, 但其受 pH 值影响较大，在 碱性条件下不显示出阳离子性。而Hoffmann反应后，产物经过 季铵化后才能在较宽的pH值范围内呈现阳离子性。

3.3三元共聚制备AmPAM

张黎明等[15用羧甲基纤维素及其钠盐或淀粉与AM/ DMDAAC制备两性接枝共聚物，但是通过实验发现，该聚合溶液 质量分数偏低（10%左右，产物的分子质量小）；同时在制成粉状 产品的过程中，高温烘干和剪切作用又使高分子链降解和交联， 使产品的溶解性变差。

孟双明等[16]以氨基乙酸和丙烯酰氯为原料，制备阴离子单 体丙烯酰胺基乙酸钠（NaSAA),然后将此NaSAA与AM和 DMDAAC进行共聚,得到了 AM/NaSAA/DMDAAC三元共聚物。 对不同类型的污泥进行絮凝和脱水性能测试，发现该三元共聚 物的沉降快、脱水性好。

4复合型聚丙烯酰胺

复合型聚丙烯酰胺是将聚合铝、铁类等无机高分子与聚丙 烯酰胺进行不同比例的复配，从而制得新型高效能的絮凝剂。 由于污水是一种复杂、稳定的分散体系，单一类型的聚丙烯酰胺 往往无法获得满意的处理效果，复合型聚丙烯酰胺具有种类多、 应用广等特点，在一定程度上能够满足需求。

4.1将无机、有机絮凝剂复配制备复合型PAM

胡弘鲲等[17等首先制备了无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁 (PAFC)。然后，通过Mannich反应制备了阳离子型聚丙烯酰胺 (CPAM)。最后，将PAFC和CPAM复配制得无机-有机复合絮 凝剂（PAFC - CPAM),通过絮凝试验发现在同等低投加量的条 件下进行测试，、PAFC - CPAM比单独使用PAFC、CPAM具有更 好的絮凝效果。

郭明红等[18首先以溶胶（硅溶胶、铝溶胶、铁溶胶）为原料 制备了一系列无机微颗粒絮凝剂，以环氣氯丙烷、有机胺和丙烯 酰胺为主要原料制备出两个系列聚季铵盐类絮凝剂，并分别从 中选出整体性能较为突出的两种无机絮凝剂NSAFMnS和 NFAC,两种有机絮凝剂PEFD和PEM/AM。在此基础上，国内水处理中聚丙烯酰胺的研究进展及展望，以 NSAFMnS、NFAC和PEFD、PEM/AM、三种商品聚丙烯酰胺 (CPAM、HPAM、NPAM)为原料制备了一系列无机微颗粒-有机 高分子复合絮凝剂，并从中选出一种性能优良的NFAC -PEM/ AM复合絮凝剂。在对其铝铁形态分布进行分析的同时,采用对 比絮凝试验和SEM对其絮凝机理进行表征。将NFAC - PEM/ AM复合絮凝剂用于处理油田含油污水，使水样浊度去除率、油 度去除率和COD去除率均高达85%上。

4. 2通过原位聚合法制备复合型PAM

杨鹜远等[19采用原位聚合法制备了氢氣化铝-聚丙烯酰胺 离子键型杂化絮凝剂（I -hPAM)和坡缕石-聚丙烯酰胺离子键 型杂化絮凝剂（I -hMPAM)。系统考察了氢氣化铝的粒径、含量 对原位聚合的影响，将PAM、- hPAM、- hMPAM在相同条件下 进行絮凝试验,发现絮凝效果按上述顺序依次变好，且杂化絮凝 剂形成的球状絮体较纯聚丙烯酰胺的松散线团状絮体更密实。 最后，作者还对高分子絮凝剂的絮凝机理进行了阐明，对杂化絮 凝剂的絮凝机理进行了初步的探索。

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最佳溶剂是无水乙醇。

3结语

在不同反应时间、反应温度条件下对下列化合物的合成进 行了研究，国内水处理中聚丙烯酰胺的研究进展及展望，并通过熔点测量和红外光谱分析验证，基本上确认合 成了下列化合物。

(1)1 -苯亚乙基肼合成的优化条件是：过量0.5 mol的苯乙 酮和80%的水合肼在冰乙酸作催化剂的无水乙醇溶液中回流反 应5 h。

(2) N- (1 -苯亚乙基）-N"- (2 -羟基苯亚甲基）联胺合 成的优化条件:1 -苯亚乙基酰肼和水杨醛在冰乙酸作催化剂的 无水乙醇溶液中回流反应6 h。

(3)N-胡椒亚甲基-N"- (1 -苯亚乙基）联胺合成的最佳 条件与N- (1 -苯亚乙基）-N"- (2 -羟基苯亚甲基）联胺的类 似:1 -苯亚乙基酰肼和杨茉莉醛在冰乙酸作催化剂的无水乙醇 溶液中回流反应7 h。